Профилактика самовозгорания методом активного вентилирования (7 мин)

Профилактика самовозгорания ограничением размеров скоплений самонагревающихся материалов является вынужденным мероприятием, но зачастую недостаточно эффективным. Поэтому изыскиваются другие, более эффективные способы. Одним из них является метод активного вентилирования. Сущность его состоит в том, что материал укладывают на решетку. В подрешеточное пространство нагнетают воздух, который фильтруется через толщу материала. Скорость продувки подбирают такой, чтобы не было уноса материала фильтрующимся воздухом.

Продувку проводят не только для охлаждения, но также при сушке и десорбции углеводородов с поверхности сорбентов (активированного угля, и др.). В этом случае по окончании продувки нагретым воздухом должен быть подан холодный воздух на охлаждение и только после этого приостановлено дутье. Несоблюдение этой последовательности приводило к загораниям в бункерах с древесной стружкой, в адсорберах систем рекуперации, адсорберах на парафиновых установках нефтеперерабатывающих заводов и т.д.

При энергии активации процесса самовозгорания свыше 80 кДж/моль опасность самовозгорания при активном вентилировании исключается полностью.

Экономически выгодно тепловую сушку твердых материалов и другие технологические процессы проводить при повышенных температурах. Поэтому температурная интенсификация является одним из главных направлений совершенствовании технологических процессов, например сушки. Но этот прогресс сопровождается повышением опасности самовозгорания, поэтому должен постоянно находиться в поле зрения технологов. Если высушенный продукт поступает в промежуточные бункеры и хранилища неохлажденным, то опасность самовозгорания резко возрастает. Поэтому сушильные агрегаты во многих отраслях промышленности снабжены охлаждающими устройствами (сушильные агрегаты по производству витаминной травяной и рыбной муки, сухих молочных продуктов, технического углерода (сажи), гранулируемого мокрым способом, и многих других). При неисправности охлаждающих устройств или неправильных действиях операторов случаи самовозгорания возрастают.

На одном из деревообрабатывающих заводов г. Омска сушку древесной стружки осуществляли методом активного вентилирования. Стружка находилась в цилиндрическом бункере-сушилке. Воздух, нагретый до 70°С, подавали в нижнюю конусную часть. Воздух проходил вверх через толщу стружки, очищался от пыли и уносимых частиц стружки с помощью циклона и затем выбрасывался в атмосферу. Однажды ночью, через 4 часа по окончании вечерней смены, стружка в бункере загорелась.

Загорание было успешно ликвидировано, поэтому оказалось возможным установить истинную причину загорания. Исследованиями Омской ИПЛ было установлено, что загорание произошло в результате самовозгорания стружки, оставленной в бункере по окончании смены в неохлажденном состоянии. Проанализируем условия самовозгорания.

Основная часть бункера представляла собой цилиндр диаметром 3м. Высота слоя стружки в цилиндре также была равна 3 м. был подан атмосферный воздух на охлаждение стружки, то условий для самовозгорания не было. Такие рекомендации заводу были выданы Омской ИПЛ и повторных случаев самовозгорания стружки в сушильной установке не наблюдалось.

В сельском хозяйстве для предотвращения самовозгорания недосушенного сена можно рекомендовать укладку его на решеточную основу в виде шалаша. В центральной части стога должен быть установлен деревянный стержень (шест), как бы протыкающий стог. После укладки сена в боковых стенках свода желательно проделать отверстия. Под действием ветровой нагрузки в “шалаше” будет создаваться избыточное давление и воздух будет фильтроваться через толщу сена. Фильтрация воздуха будет сопровождаться уносом влаги и теплоты в случае самонагревания. К тому же, “сквозняк” будет губительно действовать на термофильные микроорганизмы, способствующие самонагреванию влажного сена.

Другие способы и технические решения по профилактике самовозгорания (15 мин).

При появлении очагов самонагревания в крупных складочных единицах ископаемых углей, торфа, металлизованных окатышей и других продуктов и материалов предусматривается выемка саморазогревающегося продукта с последующим его охлаждением. Следует отметить, что охлаждение очагов самонагревания водой в большинстве случаев недопустимо, так как увлажнение может способствовать самовозгоранию. Охлаждению и снижению опасности самовозгорания могут способствовать такие технологические операции, как передвижка штабелей торфа с помощью скребковых механизмов, перекачка зерна из одного силоса в другой. Однако эти операции должны осуществляться своевременно и по заранее разработанному регламенту. В противном случае ворошение самовозгорающихся скоплений может способствовать развитию пожаров.

Снижению опасности самовозгорания саморазогревшихся копен сена может способствовать их своевременная раскидка, а греющегося зерна - перелопачивание.

В то же время надо учитывать неэффективность охлаждения самонагревающейся массы в бункере орошением его корпуса водой. Эффект охлаждения возрастает, если интенсивное охлаждение стенок бункера или циклона дополняется перемешиванием (ворошением) материала. В этом случае темп охлаждения будет выражаться формулой

.

При интенсивном перемешивании критерий неравномерности нагрева y становится равным единице, и скорость охлаждения - пропорциональной коэффициенту теплоотдачи a.. В этом случае орошение водой металлических стенок будет способствовать охлаждению и, следовательно, уменьшать опасность самовозгорания.

Способы уменьшения опасности самовозгорания ограничением размеров и искусственным охлаждением являются теплофизическими методами, не влияющими на состояние электронной системы. Наряду с физическими в некоторых случаях возможно торможение окислительных процессов воздействием на электронную систему.

При тепловом механизме самовозгорания в отдельных случаях можно снижать склонность к самовозгоранию различных материалов термоокислительной дезактивацией. Термоокислительную дезактивацию активных центров проводят последовательной термообработкой самонагревающегося материала в окислительной среде, чередуя нагрев и охлаждение. В результате этого энергия активации Е и предэкспонент С возрастают в соответствии с компенсационным уравнением (2.2). Если в результате такой обработки энергия активации реакции последующего окисления пассивированного материала окажется больше 80 кДж/моль, то в естественных условиях хранения и в обезвоженном состоянии материал самовозгораться не будет. После увлажнения эффект пассивации углеродных материалов и металлизованных окатышей аннулируется. Поэтому термоокисленный материал должен предохраняться от увлажнения. Применение термоокиспитепьной дезактивации для предотвращения самовозгорания активных углей в адсорберах будет рассмотрено на практических занятиях.

Термоокислительную дезактивацию печного техуглерода проводят при остановке технологических потоков во избежание его самовозгорания в рукавных фильтрах. Естественную дезактивацию претерпевает витаминная мука при сушке травяной сечки в сушильном барабане. Ферментацию табака проводят пропариванием его при температуре около 90° C. В результате такой обработки табак легче курится (не потухает при тлении). Одновременно становится несклонным к самовозгоранию, так как после ферментации энергия активации последующего окисления увеличивается до 110 кДж/моль.

Частичную ферментацию проходит скошенная трава в валках в результате ее увлажнения росой. По народным приметам, чтобы сено не самонагревалось в стогах и скирдах, оно должно пролежать в валках три росы. Если по погодным условиям этого сделать нельзя, то высушенное по ускоренной технологии сено перед скирдованием должно выдерживаться несколько суток в копнах. Положительное влияние на снижение склонности к самовозгоранию витаминно-травяной муки оказывает мокрая грануляция.

Ингибирование цепных окислительных процессов является эффективным способом торможения процессов самовозгорания. Без ингибитора долгоживущий бирадикал - кислород -активно атакует молекулы жиров, углеводородов, естественных и искусственных полимеров. Окисление этих продуктов сопровождается их порчей (жиров) и старением (полимеров). При определенных условиях окисление может привести к самовозгоранию. Для самовозгорания необходимо, чтобы перечисленные материалы имели развитую поверхность соприкосновения с кислородом воздуха в скоплениях выше критических размеров.

На начальной стадии зарождения и развития цепи теплота реакции расходуется на образование химически активных продуктов (радикалов, перекисей). Поэтому на этой стадии окисления саморазогрева реагирующей массы не наблюдается. Бурное тепловыделение наблюдается в период распада гидроперекисей, так как реакция интенсивно самоускоряется, радикалы активно взаимодействуют с кислородом с образованием продуктов окисления (прежде всего воды):

ОН + О₂ ® Н₂О + Q.

Первую стадию окисления, протекающую без существенного разогрева, называют индукционным периодом, а вторую - цепной стадией окисления.

Замедлить процесс окисления и снизить опасность самовозгорания можно за счет антиокислителей (антиоксидантов). Наиболее эффективными антиоксидантами (ингибиторами окисления) являются ароматические амины и фенолы.

Важно отметить, что ингибитор вводят в очень малых дозах (как правило, менее 1% от сухой массы). Для предотвращения самовозгорания отходов эмалей вводят ингибиторы фенольного типа.

Следует отметить, что для выдачи рекомендаций по ингибированию процессов самовозгорания, от пожарного специалиста требуется глубокое знание технологии, в которой будет использоваться ингибитор, и последствий, к которым приведет введение ингибитора.

Следует также отметить, что при радикально-цепном механизме самовозгорания скорость тепловыделения ускоряется с повышением температуры.. Поэтому прогноз условий самовозгорания осложняется и требует индивидуального подхода. Расчетные формулы тепловой теории могут использоваться лишь для приближенной оценки условий самовозгорания.

Дата добавления: 2014-01-07